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短程硝化反硝化(short-cut nitrification denitrification)工艺是一种新型的脱氮工艺，相比全程硝化反硝化能降低污水处理厂的运行成本，因此具有广阔的应用前景。但目前短程硝化反硝化工艺中如何维持稳定的亚硝态氮积累，以及其中脱氮功能微生物的种群数量和结构并没有得到深入细致的研究。利用高115cm，内径为15cm，有效容积约为19.5L的有机玻璃反应器，采用北京工业大学家属区实际生活污水作为进水，温度控制在25±1℃，DO控制在0.5±0.1mg/L，对短程硝化反硝化和全程硝化反硝化工艺下的脱氮特性和微生物种群结构进行了研究。 对短程硝化和全程硝化阶段的脱氮特性进行研究发现，短程硝化阶段运行了75周期，好氧阶段出水氨氮浓度基本低于5mg/L，SCOD平均低于50mg/L，亚硝积累率保持在80-100％之间。通过镜检发现活性污泥系统内存在大量累枝虫，并且系统SVI逐渐降低，说明系统性能良好。全程硝化阶段运行了约90周期，好氧结束时亚硝积累率逐渐降低至0。全程硝化阶段AOB和NOB的氧半饱和常数值分别为0.281mgO2/L和0.280mgO2/L，并且在DO为0.5mg/L时，NOB的生长速率远大于AOB，说明此DO条件下，AOB和NOB菌群数量和种群结构发生了变化，使得短程硝化难以得到恢复。 对短程硝化和全程硝化阶段总无机氮损失进行研究发现，短程硝化和全程硝化好氧曝气结束时，总无机氮损失率平均超过50％，系统内可能发生了同步硝化反硝化和厌氧氨氧化反应。通过回归分析，发现DO、AOR、ΔSCOD、NH4+-Nrem和ΔNH4+-N是影响短程硝化总无机氮损失的主要因子，T、NAR、NH4+-Nrem和ΔNH4+-N是影响全程硝化总无机氮损失的主要因子。这些因子与系统发生同步硝化反硝化和厌氧氨氧化有着重要的联系。 对短程硝化和全程硝化阶段AOB、AOA、NOB、Anammox菌和DNB这几种脱氮功能微生物进行实时荧光定量研究发现，不同时期不同脱氮微生物种群数量发生了不同的变化。活性污泥种泥中Nitrobacter数量大于Nitrospira，而之后在低DO条件运行下，Nitrospira数量明显大于Nitrobacter。分别对活性污泥种泥，短程硝化稳定期，短程硝化破坏期及全程硝化稳定期中AOB、NOB、Anammox菌和DNB的种群特征进行研究发现，在低DO条件下，AOB主要为Nitrosomonas Group;NOB中Nitrospira全部鉴定为Candidatus Nitrospira defluvii cluster，而Nitrobacter中unclutured型逐渐增多;Anammox菌序列主要属于Candidatus Brocadia cluster和Candidatus Jettenia cluster2大簇类;对于DNB来说，其多样性最为丰富，将其划分成9个cluster，分别为Hyphomicrobium、Ochrobactrum、Rhizobium、Paracoccus、Bosea、Bradyrhizobium、Rhodopseudomonas、Phyllobacteriaceae和Rhodobacter。综合分析可知，AOB和NOB的种群结构和数量变化很可能是低DO及长污泥龄造成的，Anammox菌和DNB的种群数量和多样性对系统总无机氮损失有着重要贡献。